智能控制系統在污水處理中的應用

孟松坡 楊瑞華

摘要：十三五（2016–2020年）時期，中國的環境保護仍然處于負重前行困難期和大有作為關鍵期，中國政府將采取更加有力的措施推進綠色發展、循環發展、低碳發展，加強生態環境保護，努力實現環境與經濟協調融合。而我國又是一個嚴重的缺水國，對水之源浪費嚴重，污染嚴重，現如今污水的治理成為了重中之重，以往的污水之中，往往是電氣控制技術不完善，不先進，在線檢測不到位導致污水處理不達標，浪費了人力，財力。隨著智能化，集成化，自動化技術的發展，越來越多的污水處理中心引進了智能化控制系統，實現了智能化，無人化的控制要求

關鍵詞：智能化；自動化；污水處理

1 早期污水處理現狀

早期的污水處理中心一般無法實現自動化，系統集成化，智能化，更談不上無人化的控制要求。污水處理中心所用設備多為分布式設備，大部分設備為露天設備，所擁有的電氣控制多為通過現場操作箱的啟停按鈕來控制設備的運行，而污水處理中心本身就是一個氣味熏天，潮濕的環境，無人愿意去現場來開停設備，這樣就出現了一種惡性循環，越是不愿意管理現場設備，污水處理中心環境越惡劣。對設備和管道產生嚴重腐蝕，設備控制的現場箱上的按鈕，指示燈等電氣元器件易出現短路，老化，控制不靈等現狀。同時經過污水處理中心處理過的水是否達標，往往靠抽樣來判斷，不能時時的在線監控，缺乏監督力度。這樣整個污水處理中心只能靠生產管理人員的責任心以及管理經驗來經營，嚴重制約了污水處理中心污水的處理產量與污水處理后的質量，失去了污水處理的意義。

2 引進自動化，智能化，無人化的控制系統

針對目前污水處理中心的問題，我們經過研究與實踐，把污水處理中心上各個設備用自動化技術進行串接起來，實現了分布式管理，集中化控制的模式，同時也實現了無人化的操作手段。使污水處理中心“干凈”“輕松”‘能吃能放起來。

3 系統的具體控制闡述

該控制系統完全采用德國西門子工業自動化家族的軟硬件設備，主控制器采用西門子高級可編程控制器S7-1500 CPU系列為核心，現場級通過拓展西門子分布式遠程IO（ET200SP）為分站點。主機CPU與分各設備的分站點采用“快速”“穩定”“防干擾”的PROFINET現場總線技術（以光纖環網為傳輸介質）進行銜接。所有的邏輯控制程序都在控制器的CPU中進行運算，所有設備的驅動，反饋，給定等執行部分都靠現場的分站上的各種執行模塊進行執行。

4 系統控制模式與邏輯關系

該系統中具有三種控制方式，現場操作箱控制，上位機手動控制，上位機自動控制，其中現場操作箱控制權限最高，上位機手動控制次之。三者之間可以相反轉換。具體介紹如下：

4.1 上位機自動控制部分具體邏輯

4.1.1進水提升泵站控制

大口井提升泵受到大口井液位計和消毒池液位計雙重控制，二級泵站提升泵共3臺，2變頻1工頻，夜間，白天分2級工況運行；白天高峰段用2工頻+1變頻運行，夜晚低谷運行1變頻供水，液位計低低停泵，低報警，中液位啟動大口井提升泵，高液位降低泵的轉速，高高液位停泵與報警。

4.1.2格柵機的邏輯控制

格柵系統一般是有兩臺格柵機遇一臺螺旋輸送機組成，其作用為是把進水池中污水里面的懸浮物進行處雜，細格柵機系統的作用為是處雜小顆粒物，將污水進入旋流沉砂池中，其二者的電氣控制邏輯相同，都為時間和液位差同時控制方式，無論那種控制方式，螺旋輸送機都采用延時啟動延時停止的原則。時間控制時，設定好格柵機的運行時間與間隔時間，同時也設定好兩臺格柵機的啟動時間之間的間隔。液位差控制時，根據格柵機前后液位差來控制格柵機系統的運行，當液位差達到某一個值（可設定）時啟動格柵機系統，當液位差低于某一個值（可設定）時候停止格柵機系統，格柵機系統的兩種控制模式可以同時進行。

4.1.3 CASS反應池邏輯控制

CASS反應池是整個污水處理的中心，是利用生物技術進行使池中的有機物被微生物進行分解，其過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段。在這四個階段中電氣自動化控制尤為重要，因為池中的生物對氧氣的需求是必須的，故需要根據池中的溶氧儀測出池中的氧氣含量進行自動的啟停曝氣機進行曝氣。沉淀的過程中根據池中的污泥濃度計測量出的數據進行自動控制污泥提泵的啟停。潷水裝置需要根據液位和時間進行同時的周期性的進行啟停工作。

4.1.4 紫外消毒池的電氣邏輯控制

紫外消毒池是整個污水處理中心的最后一個環節，也是檢測水質是否達標的檢測點，在這個環節下，往往是根據傳感器測量出排水量的大小而控制紫外消毒池紫外燈的開啟數量，同時也根據水質是否達標來控制排水閥門。

4.2手動啟動控制

正個生產系統的每臺可控設備都具有手動功能，此功能用于整個污水處理中心初期調試階段和后期某個設備維修階段使用。

4.3現場操作箱控制

當設備維護人員在現場通過現場箱上的旋鈕打到現場級的時候，就可以通過現場操作箱上啟動，停止按鈕進行現場控制設備（設備檢修，設備調試階段用）

5 智能化在污水處理中心應用總結

污水處理中心引進自動技術后，使整個處理中心設備的運行狀態透明化，在中央控制室非常清楚的看到設備的運行狀態與水的液位值，COD值，氨氮值，同時擁有設備的電流，運行時間等數據的報表與趨勢圖，及時的了解每個設備的技術參數，減少了設備停機時間和提高了污水處理能力以水的質量。使整個污水處理中避免了以往的“氣味熏天”的現象，實現了污水處理中心的價值。

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